冷热源工程课程设计-嘉兴学院[1]

1、嘉兴学院 冷热源工程课程设计题目： 嘉兴市华荣商场制冷机房设计 学院： 建筑工程学院 专业： 建筑环境与设备工程 班级： 建环061 学号： 06 学生姓名： 汤余妹 指导教师： 阳季春、吴晓艳 完成日期： 2009.06.26 目录 1.设计原始资料.22.确定冷源方案 .32.1方案一 .32.2方案二 .42.3方案三 .52.4方案四 .62.5 技术性分析 .72.6经济性分析 .83.制冷机房水系统设计计算 .93.1 冷冻水系统选型和计算 .93.1.1冷冻水泵的选型和计算 .93.1.1.1水泵流量和扬程的确定 .93.1.1.2 水泵型号的确定 .113.2 冷却水系统的选型

2、和计算 .123.2.1冷却塔的选型 .123.2.2冷却水泵的选型计算 .134. 膨胀水箱配置与计算 .164.1膨胀水箱的容积计算 .164.2膨胀水箱的选型 .165. 分水器和集水器的选择 .175.1分水器和集水器的构造和用途 . .175.2分水器和集水器的尺寸 .175.2.1分水器的选型计算 .175.2.2集水器的选型计算 .186.参考资料.197.个人小结.201、原始资料1、空调冷负荷：分别为：3.6MW（空调总面积30000m2）2、当地可用的能源情况：电：价格：0.5元/度天然气：价格： 2.5元/m3；热值：33.45MJ/m3；蒸汽：价格： 180元/吨；蒸汽

3、压力为：0.8MPa燃油：价格：3.76元/升；低位发热量均为：42840kJ/kg3、冷冻机房外冷冻水管网总阻力为0.45MPa4、土建资料制冷机房建筑平面图（见附图），其中水冷式冷水机组冷却塔高度分别为：30m2、确定冷源方案2.1方案一：采用19XR系列半封闭式离心式冷水机组表1 19XR650半封闭式离心式冷水机组性能参数型号19XR650制冷量(KW)2286台数2单价(万元）136电机功率（KW)448冷冻水水量(M3/h)393压降(Kpa)103冷却水水量(M3/h)474压降(Kpa)851）固定费用设备初投资：2136=272（万元）安装费用：25%272=68 (万元)系

4、统总投资费用L=272+68=340 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=34.83万元式中： 每年系统折旧费用系统总投资费用，包括设备初投资和安装费用 银行年利率2）年度使用费用设备额定供冷功率为448KW，台数2台，电费0.5元/度，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=单台供冷功率台数时间电费=4482122240.5=131.17万元3)设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=34.83+131.17=166万元2.2方案二：采用SXZ8系列双效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组表2 SXZ8-145D双效蒸汽型溴化锂冷水机组性能参数型号SXZ8-1

5、45D制冷量(KW)1450台数3单价(万元）186蒸汽耗量（Kg/h)1815冷冻水水量(M3/h)250压降(Kpa)110接管直径（DN)150冷却水水量(M3/h)381压降(Kpa)110接管直径（DN)2001）固定费用设备初投资：3186=558（万元）安装费用：25%558=139.5(万元)系统总投资费用L=558+139.5=697.5 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=71.45万元2）年度使用费用单台设备蒸汽耗量为1815kg/h，台数3台，蒸汽价格为180元/吨，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=蒸汽耗量台数时间单价=1.815

6、318012224=287万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=71.45+287=358.45万元2.3方案三：采用ZXLR系列燃油型溴化锂冷水机组表3 ZXLR-145燃油型溴化锂冷水机组性能参数型号ZXLR-145制冷量(KW)1454台数3单价(万元）215轻油耗量（Kg/h)101低位热值（KJ/Kg)43054冷冻水水量(M3/h)250压降(Kpa)85接管直径（DN)200冷却水水量(M3/h)381压降(Kpa)88接管直径（DN)2501）固定费用设备初投资：3215=645（万元）安装费用：25%645=161.25(万元)系统总投资费用L=645+1

7、61.25=806.25 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=82.6万元2）年度使用费用单台设备轻油耗量为101kg/h，台数3台，轻油密度为0.84公斤/升，低位发热量为42840KJ/Kg,轻油价格为3.76元/升，供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=轻油耗量台数时间单价=3122243.76=399.1万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=82.6+399.1=481.7万元2.4方案四：采用ZXLR系列燃气型溴化锂冷水机组表4 ZXLR-145燃气型溴化锂冷水机组性能参数型号ZXLR-145制冷量(KW)1454台数3单价(万元

8、）215天然气耗量（Nm3/h)93高位热值（KJ/Nm3)46000冷冻水水量(M3/h)250压降(Kpa)85接管直径（DN)200冷却水水量(M3/h)378压降(Kpa)88接管直径（DN)2501）固定费用设备初投资：3215=645（万元）安装费用：25%645=161.25(万元)系统总投资费用L=645+161.25=806.25 (万元)银行年利率=5.94%使用年限n=15年=82.6万元2）年度使用费用单台设备天然气耗量为93Nm3/h，台数3台，天然气价格为3.76元/m3，热值为33.45MJ/m3,供冷月为6-9月份，按照每天24小时供冷计算年度运行费用=轻油耗量

9、台数时间单价=3122243.76=422.4万元3）设备年度费用设备年度费用=固定费用+年度使用费用=82.6+422.4=505万元2.5 技术性分析离心式冷水机组a优点：叶轮转速高，输气量大，单机容量大；易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小，噪声低；单位制冷量重量指标小；制冷剂中不混有润滑油，蒸发器和冷凝器的传热性能好；EER值高，理论值可达6.99；调节方便，在10%-100%内可无级调节。b缺点：单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳；对材料强度，加工精度和制造质量要求严格；当运行工况偏离设计工况时效率下降较快，制冷量随蒸发温度降低而减少幅度比活塞式快；离

10、心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险c可用冷热源情况：电力双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组：基于溴化锂水溶液在常温下强烈的吸收水蒸气，而在高温下又将其吸收的水分释放出来。同时，水在真空状态下，其沸腾温度在7度以下，蒸发时具有较低的蒸发温度，因而可以采用水作为制冷剂。双效蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组部件组成是在单效机组上增加一个高压发生器、高温热交换器和凝水换热器，目的是维持高压发生器中的压力在大气压下运转，以确保机组的安全，因此，所需的冷却水量较大，机组造价高，溴化锂溶液充注量大，初投资增加。但是热效率高，运转费用低。直燃型溴化锂吸收式冷热水机组：它是在蒸汽溴化锂吸收式冷水机组上发

11、展起来的，以燃油或燃气为能源取代燃煤，以火管锅炉（自带）取代蒸汽锅炉，以直燃方式取代间接供热方式等“三个取代”，完成了溴化锂吸收式冷水机组一次质的飞跃。直燃型机组以水-溴化锂为工质对，实现了吸收式制冷循环喝采暖循环的交替，达到了一机两用的目的。发展直燃型机组，有利于多种能源的使用和补充，有利于缓解部分地区电力的暂时紧张状态，有利于减少供热的中间环节，提高机组效率（热力系数），有利于节省单独的锅炉房设置，给中央空调的设备选型提供了新的选择对象。2.6 经济性分析通过比较各个方案的设备年度费用，可以发现方案一的设备年度费用最低，所以设计采用两台19XR650半封闭式离心式冷水机组。3、制冷机房水系

12、统设计计算3.1 冷冻水系统选型和计算3.1.1冷冻水泵的选型和计算3.1.1.1水泵流量和扬程的确定选择水泵所依据的流量Q和压头（扬程）H按如下确定：Q=1Qmax （m/s）式中 Qmax按管网额定负荷的最大流量，m/s； 1流量储备系数，对单台水泵工作时，1=1.1；两台水泵并联工作时，1=1.2。H=2Hmax (kPa)式中 Hmax管网最大计算总阻力，kPa； 2扬程（压头）储备系数，2=1.1-1.2。制冷机房的布置平面简图如下：取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。图1 冷冻水系统最不利环路图从机房平面图上可以看出，冷冻水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。L1

13、=7800mm,L2=8600mm,L3=7500mm,L4=9000mm.L1管段直径D1=200mm, 管段流量V=343 m/h,v1=3.48m/s.取L2管段流速v2=2.7m/s,管段流量V=786 m/h,则D2=0.32m,取D2公称直径为DN320.L3管段直径D3=200mm, 管段流量V=343 m/h,v3=3.48m/s.取L4管段流速v4=2.7m/s, 管段流量V=786 m/h,则D4=0.32m,取D4公称直径为DN320.根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：表5 冷冻水管段局部阻力计算表管段名称个数（KPa）L1截止阀1215.790弯

14、头30.6L2四通2235.790弯头91.8截止阀36L3截止阀1221.890弯头30.6三通11L490弯头5110.9截止阀12各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：表6 冷冻水管段阻力汇总表管段管长（mm）直径(mm)流速(m/s)比摩阻 (Pa/m)沿程阻力（KPa)局部阻力(KPa)总阻力（Kpa）L1110002003.48378.744.1615.719.86L2101003202.7137.371.3835.737.08L3100002003.48378.743.7821.825.58L490003202.7137.371.2410.912.1冷冻水压降为103 KPa，冷冻机

15、房外冷冻水管网总阻力为0.45MPa，则最不利环路的总阻力P=19.86+37.08+25.58+12.1+103+450=647.62 KPa根据H=2Hmax ，取2 =1.1，则H=712.4KPa，即扬程H=72 m.根据Q=1Qmax ，Qmax =393 m/h，两台水泵并联工作时，1=1.2，则Q=471.6 m/h.3.1.1.2水泵型号的确定根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，查得水泵型号如下：表7 冷冻水泵性能参数型号12Sh-6B流量Qm/h540L/s150总扬程H（m）72转速n（r/min）1470功率N(kW)轴功率151电动机功率225泵效率（%）70允许吸上

16、真空高度HN5.6叶轮直径D(mm)475泵重量W（kg）8573.2、冷却水系统的选型和计算3.2.1冷却塔的选型根据所选制冷机组的性能参数选择冷却塔，进出口温度为3732，拟选用2台冷却塔，则单台冷却塔流量为474m/h。通过查找中央空调设备选型手册，选择LBCM-LN-400低温差标准型逆流式冷却塔。其规格如下表：表8 冷却塔性能参数机型LBCM-LN-500标准水量（m3/h）WB28500WB27575外形尺寸(mm)高度H6210外径D7600送风装置电机KW22.38风叶直径D4270配管尺寸（DN）温水入管250冷水出管250排水管80溢水管100补给水管自动50手动503.2

17、.2冷却水泵的选型计算取最不利环路如下所示，由L1、L2、L3、L4组成。图2 冷却水系统最不利环路图从机房平面图上可以看出，冷却水供回水管路都由两段不同管径的管路组成。L1=6500mm,L2=47900mm,L3=8100,L4=43800mm.L1管段直径D1=250mm,管段流量V=474 m/h ，v1=2.7m/s.取L2管段流速v2=2.7m/s, 管段流量V=948 m/h ，则D2=0.35m,取D2公称直径为DN350.L3管段直径D3=250mm, 管段流量V=474 m/h ，v3=2.7m/s.取L4管段流速v4=2.7m/s, 管段流量V=948 m/h ，则D4=

18、0.35m,取D4公称直径为DN350.根据各段管径、流速查水管路计算图，计算各管段局部阻力如下：表9 冷却水管段局部阻力计算表管段名称个数（KPa）L1截止阀1211.790弯头10.2三通11L2四通2233.590弯头61.2截止阀36L3截止阀128.790弯头20.4L490弯头10.2117三通11截止阀12各管段的沿程阻力和总阻力计算如下：表10 冷却水管段阻力汇总表管段管长（mm）直径(mm)流速(m/s)比摩阻 (Pa/m)沿程阻力（KPa)局部阻力(KPa)总阻力（Kpa）L165002502.7159.111.0311.712.73L2479003502.7109.175

19、.2333.538.73L381002502.7159.111.298.79.99L4438003502.7109.174.7811.716.48冷却水压降为85KPa，冷却塔高度分别为30m，则最不利环路的总阻力P=12.73+38.73+9.99+16.48+85+294=371.93 KPa根据H=2Hmax ，取2 =1.1，则H=409.1KPa，即扬程H=41.7 m.根据Q=1Qmax ，Qmax =474 m/h，两台水泵并联工作时，1=1.2，则Q=568.8 m/h.根据流量和扬程查暖通空调常用数据手册，得水泵型号如下：表11 冷却水泵性能参数型号12Sh-9B流量Qm/h

20、684L/s190总扬程H（m）43转速n（r/min）1470功率N(kW)轴功率102.5电动机功率132泵效率（%）82允许吸上真空高度HN4.5叶轮直径D(mm)378泵重量W（kg）7704、膨胀水箱配置与计算4.1膨胀水箱的容积计算根据V=，其中=30 V=130000/1000=30 m则V=0.00063030=0.54m4.2膨胀水箱的选型对应采暖通风标准，查得膨胀水箱的尺寸如下：表12 膨胀水箱性能参数水箱形式圆形型号3公称容积0.5 m有效容积0.54m外形尺寸(mm)内径（d ）900高 H1000水箱配管的公称直径DN溢流管40排水管32膨胀管25信号管20循环管205、分水器和集水器的选择5.1分水器和集水器的构造和用途用途：在中央空调及采暖系统中，有利于各空调分区流量分配和灵活调节。构造如图所示：图3 分水器和集水器构造图5.2分水器和集水器的尺寸5.2.1分水器的选型计算根据Q=CM,制冷量Q=22862=4572KW,水的比热C=4.2, 温差=5 ,则M=217.7kg/s换算成体积流量V=0.218m/s，水的密度